DE102011015886A1 - Method for manufacturing magnetic encoder ring, involves manufacturing carrier ring and applying encoder track on carrier ring, where encoder track is made from magnetic material - Google Patents

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Abstract

The method involves manufacturing a carrier ring (2) and applying an encoder track (1) on the carrier ring, where the encoder track is made from a magnetic material. The carrier ring is manufactured from a strip made of a band material, where the strip is bent to the ring, so that the both end of the strip contact to each other. The mutually contacting ends are connected with each other in a form-fit and positive manner.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings, bei welchem zunächst ein Trägerring gefertigt und sodann auf den Trägerring eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur aufgebracht wird.The invention relates to a method for producing a magnetic encoder ring, in which first a carrier ring is manufactured and then an encoder track comprising a magnetic material is applied to the carrier ring.

Magnetische Encoderringe sind bekannt und insbesondere in der Patentliteratur vielfach beschrieben. Sie werden in der Regel zur Erfassung der Drehzahl oder der Winkellage von rotierenden Maschinenteilen eingesetzt. Die vom Encoderring abgegriffenen Signale können zur Motorsteuerung, beispielsweise zur Steuerung von Einspritz- oder Zündimpulsen herangezogen werden, oder z. B. zur Erkennung der Drehzahl in Getrieben oder an Rädern zur Steuerung von Fahrsicherheitssystemen. Diese Art Encoderringe haben in der Regel einen Trägerring aus einem metallischen Werkstoff, auf dem eine magnetische Encoderspur befestigt ist. Die Encoderspur ist üblicherweise abwechselnd mit Südpolen und Nordpolen versehen. Die Encoderspur selbst wird häufig aus einem thermoplastischen oder einem Kautschuk-Material als Trägermatrix und darin eingebettetem magnetisierbarem Material, beispielsweise SrFeO – oder magnetisches Selten-Erd-Pulver, gebildet.Magnetic encoder rings are known and often described in particular in the patent literature. They are usually used to detect the speed or the angular position of rotating machine parts. The tapped from the encoder ring signals can be used for engine control, for example, to control injection or ignition pulses, or z. B. for detecting the speed in gears or wheels for controlling driving safety systems. This type of encoder rings usually have a carrier ring made of a metallic material, on which a magnetic encoder track is attached. The encoder track is usually provided alternately with southern Poland and northern Poland. The encoder track itself is often formed from a thermoplastic or a rubber material as a carrier matrix and magnetizable material embedded therein, for example, SrFeO or magnetic rare earth powder.

Der Trägerring wird in der Regel mittels einer Presse aus einem Stahl-Coil ausgestanzt. Dieses Verfahren ist aufwendig, da nach dem Stanzen in einem aufwendigen Prozess Ziehöle, die zum Stanzen benötigt werden, wieder entfernt werden müssen. Nachteilig sind weiterhin die großen Abfallmengen, die beim Stanzen entstehen.The carrier ring is usually punched out by means of a press from a steel coil. This process is complicated, since after stamping in a complex process, drawing oils, which are required for punching, have to be removed again. Another disadvantage is the large amounts of waste that arise during punching.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung eines Encoderrings so weiterzuentwickeln, das es einfacher, kostengünstiger und umweltschonend durchzuführen ist.The invention has for its object to further develop the method for producing an encoder ring so that it is easier, cheaper and environmentally friendly to perform.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführunsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a method according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings, bei welchem zunächst ein Trägerring gefertigt und auf den Trägerring eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur aufgebracht wird, sieht vor, dass der Trägerring aus einem Streifen aus einem Bandmaterial, insbesondere aus Blech, gefertigt wird, wobei der Streifen zu einem Ring gebogen wird, so dass beide Enden des Streifens einander berühren, und die einander berührenden Enden sodann form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.The method according to the invention for producing a magnetic encoder ring, in which a carrier ring is first manufactured and an encoder track comprising a magnetic material is applied to the carrier ring, provides that the carrier ring is produced from a strip made of a strip material, in particular of sheet metal, wherein the Strip is bent into a ring, so that both ends of the strip touch each other, and then the mutually contacting ends are then positively and / or cohesively connected to each other.

Ein Verfahren, wie das oben beschriebene, zur Herstellung eines Trägerrings aus einem Bandmaterial ist an sich bekannt, z. B. aus der EP 2 020 541 B1 . Dass dieses Verfahren auch zur Herstellung eines Trägerrings für einen Encoderring geeignet ist, ist überraschend. Aufgrund der Gefügeänderung an der Verbindungsnaht des Rings hätte der Fachmann erwartet, dass sich der magnetische Fluss im Blech an dieser Naht deutlich von dem magnetischen Fluss im übrigen Blech unterscheidet. Dies hätte zur Folge, dass beim Magnetisierungsprozess des Encoders und bei dem durch den Encoder erzeugten Magnetfeld an der Stelle der Naht Störungen entstehen, wie etwa eine reduzierte Magnetfeldstärke oder ein ungleichmäßiger Signalverlauf, wodurch der Einsatz dieses Bauteil zur exakten Bestimmung der Rotation nicht mehr möglich würde. Tatsächlich haben Messungen ergeben, dass solche Störungen nicht auftreten bzw. vernachlässigbar sind.A method, such as that described above, for producing a carrier ring from a strip material is known per se, for. B. from the EP 2 020 541 B1 , That this method is also suitable for producing a carrier ring for an encoder ring is surprising. Due to the structural change at the joint seam of the ring, the skilled person would have expected that the magnetic flux in the sheet metal at this seam differs significantly from the magnetic flux in the rest of the sheet. This would result in the magnetization process of the encoder and in the magnetic field generated by the encoder at the location of the seam disturbances arise, such as a reduced magnetic field strength or an uneven waveform, whereby the use of this component for the accurate determination of the rotation would no longer possible , In fact, measurements have shown that such disturbances do not occur or are negligible.

Vorteilhafterweise wird der Trägerring, wie auch in der EP 1 020 541 B1 beschrieben, in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt. Hierbei wird als Bandmaterial ein Endlos-Band, insbesondere ein Endlos-Blech, verwendet, das dem Prozess kontinuierlich zugeführt wird. Das Endlosband wird dabei gemäß einer bevorzugten Ausführunsgform der Erfindung zur Herstellung eines Trägerrings jeweils an seinem freien Ende über eine Länge, die dem Umfang des Trägerrings entspricht, zu einem Ring aufgerollt. Als nächstes wird das aufgerollte Band abgetrennt, und die nun freien Enden werden aneinander zur Anlage gebracht und miteinander verbunden. Das beschriebene Verfahren kann mit hohen Taktzeiten durchgeführt werden. Die Umrüstung auf unterschiedliche Ringdurchmesser kann vergleichsweise einfach und schnell erfolgen. Es müssen für unterschiedliche Ringdurchmesser keine unterschiedlichen Werkzeuge vorrätig gehalten werden.Advantageously, the carrier ring, as well as in the EP 1 020 541 B1 described, produced in a continuous process. In this case, the strip material used is an endless strip, in particular an endless sheet, which is fed continuously to the process. The endless belt is rolled up according to a preferred Ausführunsgform of the invention for producing a carrier ring in each case at its free end over a length corresponding to the circumference of the carrier ring, into a ring. Next, the rolled-up band is severed and the now-free ends are abutted against each other and joined together. The described method can be carried out with high cycle times. The conversion to different ring diameters can be done relatively easily and quickly. It must be kept in stock for different ring diameter no different tools.

Für Anwendungen im Automobilbereich wird als Bandmaterial in der Regel ein Blech, bei kontinuierlicher Verfahrensführung insbesondere eine Endlos-Blech verwendet.For applications in the automotive sector is usually used as a strip material sheet metal, in continuous process control in particular an endless sheet.

Bevorzugt erfolgt das Abtrennen mittels eines Lasertrennverfahrens. Damit lassen sich, wie in der EP 2 020 541 B1 beschrieben, an den freien Enden des aufgerollten Bandes zwei Kanten mit exakter Schnittführung erzielen.The separation preferably takes place by means of a laser separation method. This can be, as in the EP 2 020 541 B1 described, at the free ends of the rolled-up tape to achieve two edges with exact cut.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung der zwei Kanten zur Herstellung des geschlossenen Rings ebenfalls mittels eines Laserverfahrens. Durch den hohen Energieeintrag auf einer geringen Querschnittsfläche wird nur eine kleine Menge an Material aufgeschmolzen. Es erfolgt nur eine geringe Gefügeänderung.According to a further preferred embodiment of the invention, the connection of the two edges for the production of the closed ring also takes place by means of a laser process. By the high energy input on a small cross-sectional area, only a small amount of material is melted. There is only a small structural change.

Vorzugsweise werden ein Lasertrenn- und ein Laserschweißverfahren in Kombination eingesetzt. Die Verfahrenskosten lassen sich dabei noch reduzieren, wenn beide Verfahrensschritte mit nur einer Laservorrichtung durchgeführt werden. Über eine entsprechende veränderliche Optik kann das Laserlicht dabei jeweils an den Trenn- bzw. Schweißprozess angepasst werden. Eine zweite Laserlichtquelle ist nicht erforderlich.Preferably, a laser separation and a laser welding process are used in combination. The process costs can be further reduced if both process steps are carried out with only one laser device. By means of a corresponding variable optic, the laser light can be adapted to the separation or welding process. A second laser light source is not required.

Dadurch, dass der Trägerring aus einem Bandmaterial hergestellt wird, entstehen keine Abfälle an Ringmaterial. Der Materialverbrauch ist gegenüber dem Stanzverfahren ganz erheblich reduziert. Weiterhin werden keine Ziehöle benötigt, die wieder aufwenig entfernt und entsorgt werden müssten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit Ressourcen- und Umweltschonend.The fact that the carrier ring is made of a strip material, no waste of ring material. The material consumption is considerably reduced compared to the stamping process. Furthermore, no Ziehöle needed, which would have to be removed again and disposed of. The inventive method is thus resource and environmentally friendly.

Der oben beschriebenen Herstellung des Trägerrings können noch weitere Bearbeitungsschritte nachgeschaltet werden, z. B. eine Kalibrierung zur Verbesserung der Maßhaltigkeit oder Bearbeitungsschritte, wie z. B. Tiefziehen, zur weiteren Umformung des Rings.The production of the carrier ring described above may be followed by further processing steps, for. B. a calibration to improve the dimensional accuracy or processing steps, such. B. deep drawing, to further reshape the ring.

Die Encoderspur wird vorzugsweise aus einer Matrix mit darin eingebetteten hartmagnetischen Partikeln gefertigt. Die Matrix kann beispielsweise ein thermoplastisches Polymer oder aber auch ein Elastomer umfassen.The encoder track is preferably made of a matrix with embedded therein hard magnetic particles. The matrix may comprise, for example, a thermoplastic polymer or else an elastomer.

Als hartmagnetische Partikel wird in der Regel Ferrit-Pulver eingesetzt. Es können aber auch Pulver aus magnetischen Seltenen Erden verwendet werden.As hard magnetic particles ferrite powder is usually used. However, it is also possible to use powders of magnetic rare earths.

Das Verbinden der Elastomerspur mit dem Trägerring erfolgt in an sich bekannter Weise, z. B. mittels eines Bindemittels, das in einem Sprüh- oder in einem Tauchprozess aufgebracht werden kann. Die Elastomerspur selbst kann in einem Formgebungsverfahren, wie z. B. Spritzguss oder auch Compression Moulding hergestellt werden, wobei die Verbindung zu dem Trägerring entsteht. Das Aufbringen der magnetischen Pole kann in einem weiteren Prozessschritt erfolgen, bei dem mittels geeigneter Werkzeuge magnetische Felder erzeugt werden, welche die hartmagnetischen Partikel des Encoders geeignet magnetisieren. Bei diesem Prozessschritt ist, wie bereits oben erwähnt wurde, die Umgebung einschließlich des Trägerrings von Bedeutung, weil das Umfeld mit seinen magnetischen Eigenschaften die Stärke und den Verlauf der magnetischen Feldlinien beeinflusst.The bonding of the elastomer track with the carrier ring is carried out in a conventional manner, for. Example by means of a binder which can be applied in a spray or in a dipping process. The Elastomerspur itself can in a molding process, such. B. injection molding or compression molding, wherein the compound is formed to the carrier ring. The application of the magnetic poles can be carried out in a further process step in which magnetic fields are generated by means of suitable tools, which magnetize the hard magnetic particles of the encoder suitable. In this process step, as already mentioned above, the environment including the carrier ring is important because the environment with its magnetic properties affects the strength and the course of the magnetic field lines.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert:The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the figures:

1, 2, 7 und 8 zeigen in je einer Schnittdarstellung einen erfindungsgemäß hergestellten Encoderring zum Aufpressen auf eine Welle, bei dem das magnetische Signal radial abgelesen werden kann. 1 . 2 . 7 and 8th each show a sectional view of an inventive encoder ring for pressing on a shaft, in which the magnetic signal can be read radially.

3, 4, 5 und 6 zeigen in je einer Schnittdarstellung einen gemäß der Erfingung hergestellten Encoderring, der z. B. auf eine Welle aufgepresst werden kann, oder in eine Borung eingepresst werden kann. Bei dieser Ausführung kann das Signal in axialer Richtung ausgelesen werden. 3 . 4 . 5 and 6 show in each case a sectional view of an encoder ring produced according to the invention, the z. B. can be pressed onto a shaft, or can be pressed into a bung. In this embodiment, the signal can be read in the axial direction.

Die in den 1 bis 8 dargestellten Encoderringe zeigen beispielhaft Bauteile, wie sie durch den erfindungsgemäßen Prozess enstehen können. In den Figuren wird mit dem Bezugszeichen 1 jeweils die Encoderspur, mit dem Bezugszeichen 2 jeweils der Trägerring bezeichnet.The in the 1 to 8th shown encoder rings show examples of components, as they may arise from the process according to the invention. In the figures, the reference numeral 1 in each case the encoder track, with the reference numeral 2 respectively designated the carrier ring.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2020541 B1 [0007, 0010] EP 2020541 B1 [0007, 0010]
  • EP 1020541 B1 [0008] EP 1020541 B1 [0008]

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Encoderrings, bei welchem zunächst ein Trägerring gefertigt und auf den Trägerring eine ein magnetisches Material umfassende Encoderspur aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (2) aus einem Streifen aus einem Bandmaterial gefertigt wird, wobei der Streifen zu einem Ring gebogen wird, so dass beide Enden des Streifens einander berühren, und die einander berührenden Enden sodann form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.Method for producing a magnetic encoder ring, in which a carrier ring is first produced and an encoder track comprising a magnetic material is applied to the carrier ring, characterized in that the carrier ring ( 2 ) is made of a strip of a strip material, wherein the strip is bent into a ring, so that both ends of the strip touch each other, and the mutually contacting ends are then positively and / or materially connected to each other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich durchgeführt wird, wobei als Bandmaterial ein Endlos-Band verwendet wird, das Endlosband an seinem freien Ende über eine Länge, die dem Umfang des Trägerrings (2) entspricht, zu einem Ring aufgerollt wird, das aufgerollte Band abgetrennt wird und in einem nächsten Schritt die freien Enden des aufgerollten Bandes aneinander zur Anlage gebracht und miteinander verbunden werden.A method according to claim 1, characterized in that it is carried out continuously, wherein as the strip material, an endless belt is used, the endless belt at its free end over a length corresponding to the circumference of the carrier ring ( 2 ), is rolled up into a ring, the rolled-up band is severed and in a next step the free ends of the rolled-up band are abutted against each other and connected together. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial ein Blech, insbesondere ein Endlos-Blech ist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the strip material is a sheet, in particular an endless sheet. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen mittels Lasertrennens erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that the separation takes place by means of laser cutting. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden mittels Laserschweißens erfolgt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the connection takes place by means of laser welding. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderspur (1) aus einer Matrix mit darin eingebetteten magnetischen Partikeln gefertigt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the encoder track ( 1 ) is made of a matrix with magnetic particles embedded therein. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderspur mittels eines Spritzguss- oder Compression-Molding-Verfahrens auf den Trägerring aufgebracht wird.A method according to claim 6, characterized in that the encoder track is applied by means of an injection molding or compression molding process on the carrier ring.
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